关于建筑结构基于性能的抗震设计的探讨

【关键词】建筑；结构性能；抗震设计 

　　新时期建筑行业发展面临了一个新的环境，国内建筑行业质量标准进一步提高，抗震设计是建筑工程规划的重点。目前，建筑行业的抗震理念为“小震不坏，中震可修，大震不倒”。考虑到这以目标，企业在抗震设计方案上进行了更新，不仅结合了建筑物实际结构的要求展开设计，也从未来区域地质环境的变化提供了多样性的抗震方案，这样才能维持建筑物结构的牢固性。 

　　1 基于性能的抗震设计理念 

　　基于性能抗震设计的最终目的是改善建筑物的抗震能力，在提升其使用功能的同时降低风险的发生率。先进设计理念提出后，建筑行业的改革发展有了新方向，做好项目工程规划是企业首要考虑的问题。抗震设计的目的是保证建筑物的结构与非结构的细部构造设计，对原先设计的方案不断优化调整，以此完善不同的结构组合形式。近年来，国外先进的设计思想在国内得到推广，许多国外建筑师对抗震设计提出了新的理解，具体包括：建筑物整体结构的设计；建筑物性能水平，性能目标的合理确定；结构概念设计以及细部抗震构造措施；真实可靠的设计方案，对后期施工有一定的指导性。 

　　2 基于性能的抗震设计的基本要求 

　　2.1水准方面 

　　地震设防水准是抗震设计的第一个标准，要求设计人员能够结合外在环境的变化而设置水位参数值，以保证建筑物结构能够按照预期的状态竣工。地震设防水位的主要作用是调整建筑物的结构特点，以此完善不同构件的组合模式，从而增强建筑物的抗震性能。通俗的讲，抗震设计的水位可以为工程方案的建设提供参考，地震设防水准直接关乎结构的抗震能力。早期受到各方面条件限制，国内抗震设计的思想为“小震”、“中震”和“大震”三级设防水准，经过长期施工发现这种模式已适应不了现实情况。国外科学技术相对发达，对基于性能的抗震设计提出了“常遇”、“偶遇”、“少遇”、“罕遇”的四级设防水准，此种模式不仅保护了建筑物结构的性能，也对原始设计方案进行了优化改进，从而保证了建筑结构的有效性。 

　　2.2性能方面 

　　良好的建筑性能不仅决定了项目实施的经济价值，也关系着后期使用的寿命长短。抗震设计中限定的建筑物性能应结合图纸要求，并且对抗震能力进行详细地划分，应符合：（1）完备性。一般情况下，抗震性能应符合最基本的建筑使用要求，并且性能水平要包括从保证生命安全到防止倒塌不同阶段的量化指标；（2）适用性。设计人员采用的性能指标必须与抗震要求一直，同时考虑到建筑物内外结构的一致性，避免其它因素对建筑物产生的不利影响；（3）梯度性。层次分明也是抗震设计需要注意的内容，不同建筑物选择的抗震等级也不一致，只有这样才能满足建筑物正常使用的要求。 

　　2.3目标方面 

　　基于性能抗震设计过程中要明确此次设计的目的，这样才能引导人员正确的规划项目，以免建筑结构受损影响到其安全使用的性能。由于缺乏先进理论的指导，传统建筑设计中未对抗震设计目标进行详细地划分，对结构性能的限定不准确。这种破坏状态包含结构体系的安全性、适用性、耐久性和整体性等功能。破坏状态的水平定得太高，导致建筑物内外结构发生变化，并且工程维修次数增多而造成费用上升；破坏状态的水平取得太低，尽管可以明显减小项目的造价，但在后期使用及日常管护中会出现多种问题。从多个角度考虑，抗震设计的目标应坚持“投资―效益”准则，从未来建筑行业发展趋势看，应保持建筑物具有良好的抗震性能，并且在投资阶段对设计方案详细地审核，以免造成总成本投资上升。 

　　3 基于结构性能抗震的设计方法 

　　3.1概念设计 

　　概念设计要结合业主的具体要求，从建筑物的实际应用性能考虑问题，尽可能最多地满足使用者的需求。如：设计阶段要对建筑物的整体结构及外部设置加以控制，选择恰当的建筑结构完成改造。在场地选择中要综合考虑多方面问题，如：把握建筑体型，利用结构的延性，设置多道防线等，这样才能满足基本构件的运用要求。 

　　3.2计算设计 

　　工程数据是建筑设计的重要参考，除了原始勘测数据外，还应利用公式完成相关参数的运算。若设计时选择的参数标准不一致，其对结构的承载力、变形等要求又常有不同。因此，在进行性能设计时，需要反复验算和修改设计，直到满足预定的设防目标。基于性能的抗震设计方法，目前主要有基于承载力的，基于位移的，基于能量的，基于损伤指数的，基于可靠度的等方法。直接基于位移进行抗震设计，即采用结构位移作为结构性能指标。与传统设计方法相比，基于位移的抗震设计方法从根本上改变了设计过程。主要的不同是，这种设计思路是直接以目标位移作为设计变量（目标位移的确定可以根据不同的性能要求确定，如考虑适用性或安全性）。通过设计位移谱得出在此位移时的结构有效周期，进一步得出结构的有效刚度，求出此时结构的基底剪力，进行结构分析，并且进行具体配筋设计。经过这些环节的处理，建筑物抗震设计的性能也得到了很大的改善，从而提高了建筑物结构的牢固性能。 

　　3.3性能评估 

　　为了验证设计方案是否实用，最后要好设置验证环节，对各项数据结果进行统一核查。力时程分析方法是比较常用的一种，其对基于性能的设计结果可作出标准的判别，时程分析中采用的地震加速度时程曲线的峰值，按基于位移的方法与弹塑性时程分析法所得的基底剪力相等的原则来确定。 

　　4 结论 

　　总之，随着建筑行业的快速发展，各种建筑物结构形式不断涌现。设计人员在规划工程项目时应重点考虑抗震性能，从建筑结构、材料搭配、性能评估等方面合理安排计划，以确保建筑物抗震性能符合建筑行业标准的规定。 

　　参考文献 

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　　[2]马宏旺，吕西林.建筑结构基于性能抗震设计的几个问题[J].同济大学学报，2002，30（12）：1429-1434. 

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　　[4]章红梅.剪力墙结构基于性态的抗震设计方法研究[D].上海：同济大学， 2007.